BRPI0711339B1 - method and apparatus for encrypting encoded audio signal - Google Patents
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Abstract
método e aparelho para encriptar sinal de áudio codificado. são exigidas soluções avançadas para a encriptação de dados de áudio multica- madas, isto é, dados de áudio que compreendem uma camada base e uma ou mais camadas de melhoria. um método para a encriptação de um sinal de áudio codificado como este compreende separar a camada base em duas seções, encriptar a informação complementar em quadros da segunda seção da camada base, e encriptar pelo menos uma parte dos dados da camada de melhoria, em que a seção encriptada da camada base e a camada de melhoria encriptada exigem diferentes chaves de decriptação para a decriptação. assim, é possível implementar zonas de visualização antecipada grátis.method and apparatus for encrypting encoded audio signal. advanced solutions are required for the encryption of multilayer audio data, that is, audio data comprising a base layer and one or more layers of improvement. a method for encrypting an encoded audio signal like this comprises separating the base layer into two sections, encrypting the supplementary information in frames of the second section of the base layer, and encrypting at least a part of the data from the enhancement layer, where the encrypted section of the base layer and the encrypted enhancement layer require different decryption keys for decryption. thus, it is possible to implement free preview zones.
Description
“MÉTODO E APARELHO PARA ENCRIPTAR SINAL DE ÁUDIO CODIFICADO” CAMPO TÉCNICO“METHOD AND APPARATUS TO ENCRYPT ENCODED AUDIO SIGNAL” TECHNICAL FIELD
Esta invenção diz respeito a um método e a um aparelho para encriptar um sinal de áudio codificado.This invention relates to a method and an apparatus for encrypting an encoded audio signal.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
Um desafio atual da indústria da mídia é a proteção de direitos autorais. Portanto, o Gerenciamento dos Direitos Autorais (DRM) é bem estabelecido, veja, por exemplo, “Digital Rights Management” em: http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/drm/default.mspx. DRM dá direitos de acesso a conteúdo de mídia digital a usuários certificados. Estes direitos de acesso podem restringir o número de cópias permitidas e negar acesso a usuários não certificados. A proteção é organizada com técnicas de encriptação dependente do usuário, do conteúdo e do dispositivo.A current challenge for the media industry is copyright protection. Therefore, Copyright Management (DRM) is well established, see, for example, “Digital Rights Management” at: http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/drm/default.mspx. DRM gives certified users access rights to digital media content. These access rights can restrict the number of copies allowed and deny access to non-certified users. Protection is organized with encryption techniques dependent on the user, the content and the device.
Um problema do DRM é a restrição para usuários durante a modificação e cópia de conteúdo que eles possuem com os seus propósitos. Diferentes dispositivos precisam de diferentes qualidades ou representações de sinal para reproduzir e armazenar conteúdos. Novos paradigmas de segurança que empregam uma solução DRM para redes privadas pessoais de diferentes dispositivos são mostrados, por exemplo, em Popescu, Crispo, Ta-nenbaum: “Support for Multi-Level Security Policies in DRM Architectures”, acessível em http://www.cs.vu.nl/~bpopescu/papers/nspw04/nspw04.html.A problem with DRM is the restriction for users when modifying and copying content that they have for their purposes. Different devices need different qualities or signal representations to play and store content. New security paradigms that employ a DRM solution for personal private networks from different devices are shown, for example, in Popescu, Crispo, Ta-nenbaum: “Support for Multi-Level Security Policies in DRM Architectures”, accessible at http: // www.cs.vu.nl/~bpopescu/papers/nspw04/nspw04.html.
Uma maneira de tornar DRM mais atrativo ou aceitável para usuários é mostrada no projeto “Freebies” de Fraunhofer IDTM, http://www.idmt.fraunhofer.de/enq/research topics/freebies.htm. em que usuários certificados têm acesso a uma parte do conteúdo com propósitos de propaganda. Esta parte grátis pode ser menor do que a original, com menor qualidade de sinal ou incluir mensagens publicitárias musicadas.One way to make DRM more attractive or acceptable to users is shown in Fraunhofer IDTM's “Freebies” project, http://www.idmt.fraunhofer.de/enq/research topics / freebies.htm. where certified users have access to a portion of the content for advertising purposes. This free part can be smaller than the original, with lower signal quality or include music advertising messages.
Entretanto, são exigidas soluções avançadas para encriptar dados de áudio multi-camadas, isto é, dados de áudio que compreendem uma camada base (BL) e uma ou mais camadas de melhoria (EL).However, advanced solutions are required to encrypt multi-layered audio data, that is, audio data that comprises a base layer (BL) and one or more layers of enhancement (EL).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO A presente invenção fornece métodos e aparelhos para encriptar dados de áudio multicamadas. Particularmente, é mostrado como tais dados de áudio podem ser parcialmente encriptado (por exemplo, por seções). É dada uma descrição da proteção de direitos para conteúdo de mídia escalonável, bem como exemplos de implementação para um codificador de mp3 sem perdas.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides methods and apparatus for encrypting multilayer audio data. In particular, it is shown how such audio data can be partially encrypted (for example, by sections). A description of rights protection for scalable media content is given, as well as implementation examples for a lossless mp3 encoder.
De acordo com um aspecto da presente invenção, um método para encriptar um sinal de áudio codificado, o sinal de áudio codificado compreendendo BL e pelo menos uma EL, em que a BL tem dados de áudio empacotados em quadros, em que um quadro compreende cabeçalho, dados de áudio principais, informação adicional usada para decodificar e verificar erro de dados pelo menos em relação à informação adicional, compreende as etapas de: separar a BL temporariamente em uma primeira seção e em pelo menos uma segunda seção; encriptar a informação adicional em quadros da segunda seção da BL, em que a primeira seção da BL e os dados de áudio principais da segunda seção da BL não são en-criptados; e encriptar pelo menos uma parte dos dados da EL, em que a seção encriptada da BL e a EL encriptada exigem diferentes chaves de decriptação para a decriptação.According to an aspect of the present invention, a method for encrypting an encoded audio signal, the encoded audio signal comprising BL and at least one EL, where BL has audio data packaged in frames, where a frame comprises header , main audio data, additional information used to decode and check data error at least in relation to the additional information, comprises the steps of: temporarily separating the BL in a first section and in at least a second section; encrypt the additional information in frames of the second section of the BL, where the first section of the BL and the main audio data of the second section of the BL are not encrypted; and encrypt at least a portion of the EL data, where the encrypted section of the BL and the encrypted EL require different decryption keys for decryption.
Uma vantagem da invenção é que, para um tocador convencional que encontra o conteúdo encriptado da camada base, mas não pode decriptá-lo, a encriptação aparecerá como um erro de soma de verificação. Assim, o tocador pode automaticamente ficar mudo, em vez de gerar ruído.An advantage of the invention is that, for a conventional player that finds the encrypted content of the base layer, but cannot decrypt it, the encryption will appear as a checksum error. Thus, the player can automatically mute, instead of generating noise.
Em uma modalidade, o método para encriptar dados de áudio codificados compreende adicionalmente a etapa de inserir na BL um ou mais quadros que contêm dados auxiliares, em que estes dados auxiliares podem incluir uma ou mais das indicações do DRM, indicações de duração de visualização antecipada ou informação de conteúdo do proprietário do conteúdo (por exemplo, nome da banda, endereço na Internet).In one embodiment, the method for encrypting encoded audio data further comprises the step of inserting into the BL one or more frames containing auxiliary data, in which this auxiliary data may include one or more of the DRM indications, indications of anticipated viewing duration or content information from the content owner (for example, band name, Internet address).
Em uma modalidade, a EL tem um cabeçalho e pelo menos duas subcamadas, e é estruturada em quadros, em que um quadro contém pelo menos um pacote de dados para cada uma das subcamadas, e em que os pacotes para pelo menos uma subcamada são encriptados.In one embodiment, the EL has a header and at least two sublayers, and is structured in frames, where a frame contains at least one data packet for each of the sublayers, and where the packets for at least one sublayer are encrypted .
Em uma modalidade, a EL contém informação de cabeçalho que compreende informação que especifica uma ou mais regiões temporais da EL que são encriptadas, em que uma parte da dita informação é encriptada. A dita informação no cabeçalho da EL pode especificar, por exemplo, como dados de áudio na respectiva região são permutados, e/ou pode compreender um valor de identificador que é derivado da EL encriptada antes da encriptação. A dita informação no cabeçalho EL também pode compreender uma lista que contém apontadores que apontam para grupos de blocos ou quadros de EL adjacentes, e informação que especifica informação de encriptação e/ou de decriptação para o respectivo grupo, por exemplo, uma indicação da permutação do quadro no respectivo grupo.In one embodiment, the EL contains header information that comprises information that specifies one or more temporal regions of the EL that are encrypted, in which a portion of said information is encrypted. Said information in the EL header can specify, for example, how audio data in the respective region is exchanged, and / or can comprise an identifier value that is derived from the encrypted EL prior to encryption. Said information in the EL header can also comprise a list containing pointers that point to groups of adjacent EL blocks or frames, and information that specifies encryption and / or decryption information for the respective group, for example, an indication of permutation. in the respective group.
De acordo com um aspecto da invenção, um sinal de áudio encriptado e codificado compreende BL e EL, em que a BL tem dados de áudio empacotados em quadros, um quadro incluindo dados de áudio principais, informação adicional exigida ou usada para decodificação e um valor de identificador ou de soma de verificação que diz respeito pelo menos à informação adicional, e em que: a BL tem pelo menos duas seções, em que uma primeira seção não é encriptada, e em pelo menos uma segunda seção a informação adicional é encriptada e os dados de áudio principais não são encriptados; e a EL tem pelo menos uma parte dos dados encriptada, em que para a decriptação da BL, é exigida uma chave de decriptação diferente daquela para a decriptação da EL.According to one aspect of the invention, an encrypted and encoded audio signal comprises BL and EL, where BL has audio data packaged in frames, a frame including main audio data, additional information required or used for decoding and a value identifier or checksum that concerns at least the additional information, and where: the BL has at least two sections, where a first section is not encrypted, and in at least a second section the additional information is encrypted and the main audio data is not encrypted; and the EL has at least a portion of the data encrypted, in which for decryption of the BL, a decryption key different from that for the decryption of the EL is required.
Em uma modalidade, a codificação do sinal de áudio encriptado e codificado está em conformidade com o padrão MPEG-1 Camada-lll (mp3).In one embodiment, the encoding of the encrypted and encoded audio signal complies with the MPEG-1 Layer-lll (mp3) standard.
Em uma modalidade, a EL compreende informação de cabeçalho que contém informação que especifica uma ou mais regiões temporais da EL que são encriptadas, em que uma parte da dita informação é encriptada.In one embodiment, the EL comprises header information that contains information that specifies one or more temporal regions of the EL that are encrypted, in which a portion of said information is encrypted.
De acordo com um outro aspecto da invenção, um aparelho para encriptar um sinal de áudio codificado, o sinal de áudio codificado compreendendo BL e pelo menos uma EL, em que a BL tem dados de áudio empacotados em quadros, um quadro incluindo dados de áudio principais, informação adicional usada para decodificação, e um valor de identificador (tal como CRC ou soma de verificação) que diz respeito pelo menos à informação adicional, compreende: dispositivo para separar a BL temporariamente em uma primeira seção e em pelo menos uma segunda seção; dispositivo para encriptar a informação adicional em quadros da segunda seção da BL, em que a primeira seção da BL e os dados de áudio principais da segunda seção da BL não são encriptados; e dispositivo para encriptar pelo menos uma parte dos dados da EL, em que a seção encriptada da BL e a EL encriptada exigem diferentes chaves de decriptação para a decrip-tação.According to another aspect of the invention, an apparatus for encrypting an encoded audio signal, the encoded audio signal comprising BL and at least one EL, where BL has audio data packaged in frames, a frame including audio data main information, additional information used for decoding, and an identifier value (such as CRC or checksum) that concerns at least the additional information, comprises: device for temporarily separating BL in a first section and at least a second section ; device for encrypting additional information in frames of the second section of the BL, where the first section of the BL and the main audio data of the second section of the BL are not encrypted; and device for encrypting at least a portion of the EL data, where the encrypted section of the BL and the encrypted EL require different decryption keys for decryption.
Em uma modalidade, o aparelho compreende adicionalmente dispositivo para inserir na camada base um ou mais quadros adicionais que contêm dados auxiliares que incluem indicação do Gerenciamento de Direitos Autorais (DRM), indicação de duração de visualização antecipada ou informação de contato do proprietário do conteúdo.In one embodiment, the device additionally comprises a device for inserting into the base layer one or more additional frames that contain auxiliary data that include indication of Copyright Management (DRM), indication of duration of preview or contact information of the content owner.
Em uma modalidade, o aparelho compreende adicionalmente: dispositivo para especificar uma ou mais regiões temporais da EL, dispositivo para encriptar algumas ou todas as regiões temporais especificadas, dispositivo para gerar informação que especifica as regiões da EL que são encriptadas, ou informação que especifica como uma região em particular da EL é encriptada, dispositivo para encriptar pelo menos uma parte da dita informação gerada, e dispositivo para inserir a informação encriptada no cabeçalho da EL.In one embodiment, the apparatus further comprises: device for specifying one or more temporal regions of the EL, device for encrypting some or all of the specified temporal regions, device for generating information that specifies the regions of the EL that are encrypted, or information that specifies how a particular region of the EL is encrypted, a device for encrypting at least part of said generated information, and a device for inserting the encrypted information in the EL header.
Detalhes adicionais da invenção e modalidades vantajosas são divulgados nas rei- vindicações dependentes, na seguinte descrição e nas figuras.Additional details of the invention and advantageous modalities are disclosed in the dependent claims, in the following description and in the figures.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Modalidades exemplares da invenção são descritas em relação aos desenhos anexos, que mostram: na figura 1, o particionamento de um arquivo de áudio com diferentes camadas em diferentes zonas de proteção; na figura 2, um cenário exemplar do DRM para três camadas de um codificador de mp3 sem perdas; na figura 3, um quadro de mp3 com informação complementar encriptada; na figura 4, dados de extensão sem perdas; na figura 5, um cenário do DRM para formato de mp3 sem perdas que consiste em dois arquivos; e na figura 6, dados de melhoria de mp3 sem perdas para um formato de fluxo contínuo dual.Exemplary modalities of the invention are described in relation to the accompanying drawings, which show: in figure 1, the partitioning of an audio file with different layers in different protection zones; in figure 2, an exemplary DRM scenario for three layers of a lossless mp3 encoder; in figure 3, an mp3 board with encrypted complementary information; in figure 4, lossless extension data; in figure 5, a DRM scenario for lossless mp3 format that consists of two files; and in figure 6, lossless mp3 enhancement data for a dual streaming format.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Dados de áudio podem ser arranjados em diferentes camadas de qualidade que são hierarquicamente ordenadas. A figura 1 mostra um exemplo com um arquivo que contém uma camada base e duas camadas de melhoria EL1, EL2. Cada camada de melhoria adiciona qualidade adicional à camada base. As camadas são particionadas em zonas de proteção, em que cada zona de proteção pode ter diferentes graus de proteção.Audio data can be arranged in different quality layers that are hierarchically ordered. Figure 1 shows an example with a file that contains a base layer and two layers of enhancement EL1, EL2. Each enhancement layer adds additional quality to the base layer. The layers are partitioned into protection zones, where each protection zone can have different degrees of protection.
Um aspecto da presente invenção é que com o propósito de motivar o cliente, uma visualização antecipada grátis protegida deve estar disponível para todos, em vez de negar o acesso completamente a todos, exceto usuários certificados. Uma zona de visualização antecipada não protegida pode ser usada, por exemplo, para a distribuição do arquivo com propósitos de propaganda. Assim, a presente invenção habilita titulares de conteúdo a ajustar regiões ou zonas de visualização antecipada em dimensões de tempo e de qualidade. Por exemplo, uma visualização antecipada pode ter a duração original e menor qualidade do que a camada base, ou ela pode ser limitada em relação ao tempo com acesso grátis a uma ou a diversas camadas de melhoria. A posição e duração das regiões não protegidas são arbitrárias. O mesmo se mantém para as camadas de melhoria que fornecem uma zona de visualização antecipada grátis. Nem todas as camadas de melhoria precisam fornecer uma zona de visualização antecipada grátis, e a zona de visualização antecipada grátis pode, mas não precisa necessariamente, estar no início do arquivo. A camada base habilita decodificação do sinal na qualidade mais baixa. No exemplo mostrado na figura 1, ela tem qualidade suficiente para ser atrativa para usuários e, portanto, também inclui uma zona protegida, com um alto grau de proteção. Para a camada base, isto é particularmente útil quando a camada base é necessária para decodificar a mai- or parte ou todas as camadas de melhoria, ou quando ela tem qualidade aceitável. Em um outro exemplo, a qualidade da camada base pode ser muito fraca e, assim, ela pode ser completamente acessível de forma gratuita. A camada base é considerada como uma primeira zona de proteção. As próximas zonas de proteção estão nas camadas de melhoria e incluem informação adicional. Estas camadas podem aumentar a qualidade do sinal de diferentes maneiras. Para uma camada base codificada com perdas, tal como para mp3 ou MPEG-4 SLS (extensão sem perdas escalonável), os dados da camada de melhoria adicional podem melhorar a qualidade do sinal em diversas etapas, até uma versão reconstruída sem perdas do conteúdo. As camadas de melhoria também podem fornecer, por exemplo, dados de som surround ou outra informação de multimídia adicional.One aspect of the present invention is that for the purpose of motivating the customer, a protected free preview should be available to everyone, rather than denying access completely to everyone except certified users. An unprotected preview area can be used, for example, to distribute the file for advertising purposes. Thus, the present invention enables content holders to adjust regions or preview zones in terms of time and quality. For example, an early preview may have the original duration and lower quality than the base layer, or it may be time-limited with free access to one or more layers of improvement. The position and duration of unprotected regions are arbitrary. The same holds true for the improvement layers that provide a free preview zone. Not all improvement layers need to provide a free preview zone, and the free preview zone can, but need not be, at the beginning of the file. The base layer enables decoding of the signal at the lowest quality. In the example shown in figure 1, it is of sufficient quality to be attractive to users and therefore also includes a protected zone, with a high degree of protection. For the base layer, this is particularly useful when the base layer is needed to decode most or all of the enhancement layers, or when it is of acceptable quality. In another example, the quality of the base layer can be very poor and thus it can be completely accessible free of charge. The base layer is considered as a first protection zone. The next protection zones are in the improvement layers and include additional information. These layers can increase the signal quality in different ways. For a lossy encoded base layer, such as for mp3 or MPEG-4 SLS (scalable lossless extension), the data from the additional enhancement layer can improve signal quality in several steps, up to a lossless reconstructed version of the content. Enhancement layers can also provide, for example, surround sound data or other additional multimedia information.
Vantajosamente, o nível de proteção e a área de visualização antecipada podem ser definidos independentemente para a camada base e para cada camada de melhoria. Se o uso das camadas de melhoria exigir a camada base, um menor grau de proteção para as camadas de melhoria pode ser usado, e o grau de proteção para a camada base pode ser maior. Esta flexibilidade habilita vendedores de conteúdo a oferecer uma alta variedade de escolhas aos clientes.Advantageously, the protection level and the preview area can be defined independently for the base layer and for each improvement layer. If the use of the improvement layers requires the base layer, a lower degree of protection for the improvement layers can be used, and the degree of protection for the base layer may be greater. This flexibility enables content sellers to offer a wide variety of choices to customers.
Na figura 1, considera-se que a decodificação de Enhancement_Layer_1 também exige dados da camada base e, assim, ela é menos protegida em virtude de ela não poder ser usada sozinha. Entretanto, a Enhancement_Layer_2, como a terceira camada de qualidade, pode habilitar uma maior melhoria de qualidade e, portanto, um maior grau de proteção é preferido.In Figure 1, it is considered that the decoding of Enhancement_Layer_1 also requires data from the base layer and, thus, it is less protected because it cannot be used alone. However, Enhancement_Layer_2, as the third quality layer, can enable further quality improvement and therefore a greater degree of protection is preferred.
Qualidade é entendida como qualidade de sinal (resolução), informação espacial ou, no geral, todas as propriedades que tornam o conteúdo mais atrativo. A presente invenção usa técnicas de Gerenciamento de Direitos Autorais (DRM) para proteger diferentes camadas em relação ao uso ilegal. Diferentes formatos de armazenamento e as dependências entre as camadas levam a diferentes cenários DRM. Conseqüentemente, a camada base tem diferentes necessidades de proteção, se comparada com as camadas de melhori-a. Entretanto, camadas de melhoria precisam de proteção dependente do usuário para habilitar acesso individual de diferentes usuários de camada base certificados. Em relação aos formatos de arquivo mp3 sem perdas, exemplos de proteção de camada de qualidade de som são apresentados a seguir.Quality is understood as signal quality (resolution), spatial information or, in general, all the properties that make the content more attractive. The present invention uses Copyright Management (DRM) techniques to protect different layers from illegal use. Different storage formats and dependencies between layers lead to different DRM scenarios. Consequently, the base layer has different protection needs, compared to the improvement layers. However, layers of improvement need user-dependent protection to enable individual access for different certified base layer users. Regarding the lossless mp3 file formats, examples of sound quality layer protection are presented below.
Direitos de acesso a conteúdo devem ser observados pelo DRM para impedir cópias ilegais ou uso ilegal. A figura 2 mostra um exemplo para um cenário DRM com três camadas de qualidade. Um codificador de áudio arbitrário 201 produz três diferentes camadas de dados 205-207 que são dadas ao codificador DRM e ao empacotador de fluxo contínuo de bits 202, que encriptam cada camada com códigos chaves separados 210-212 e empa- cotam a camada em um formato específico 208, por exemplo, um formato de arquivo ou de fluxo contínuo.Rights to access content must be observed by DRM to prevent illegal copying or illegal use. Figure 2 shows an example for a DRM scenario with three layers of quality. An arbitrary audio encoder 201 produces three different data layers 205-207 which are given to the DRM encoder and the bit streamer packer 202, which encrypt each layer with separate key codes 210-212 and pack the layer in one specific format 208, for example, a file or streaming format.
Um decodificador DRM e um desempacotador de fluxo contínuo de bits 203 podem desempacotar o formato e decriptar cada camada usando os códigos chaves correspondentes 21O’-212’. Informação de controle 209, por exemplo, permissões de camada e definições de zona de visualização antecipada, e as camadas decriptadas 205-207 são dadas ao decodificador 204. Uma encriptação de código chave dependente de usuário pode ser usada para garantir que somente um usuário autorizado possa usar o conteúdo. Os códigos chaves 210-212 são gerados para todas as camadas de conteúdo por um gerador de código chave 217. Cada usuário autorizado tem um código de identificação individual, por exemplo, ID de usuário 213, que o usuário fornece a um decodificador DRM 203. Assim, o decodificador 203 é certificado para o usuário. O ID do usuário 213 pode ser usado para encriptar os códigos chaves 210-212 no lado do proprietário do conteúdo, e para decriptar os códigos chaves encriptados 214-216 no lado do usuário. A encriptação das camadas no decodificador DRM e no empacotador de fluxo contínuo de bits 202 pode ser feita para todos os dados de uma camada, ou somente para uma parte significativa. Por exemplo, os dados de cada camada podem começar com um cabeçalho que contém informação importante para a decodificação dos dados principais. Os dados principais da camada somente podem ser usados quando o cabeçalho puder ser decrip-tado.A DRM decoder and a 203 bit stream unpacker can unpack the format and decrypt each layer using the corresponding key codes 21O'-212 '. Control information 209, for example, layer permissions and preview zone definitions, and decrypted layers 205-207 are given to decoder 204. User-dependent key code encryption can be used to ensure that only an authorized user can use the content. Key codes 210-212 are generated for all content layers by a key code generator 217. Each authorized user has an individual identification code, for example, user ID 213, which the user supplies to a DRM 203 decoder. Thus, the decoder 203 is certified for the user. User ID 213 can be used to encrypt key codes 210-212 on the content owner's side, and to decrypt encrypted key codes 214-216 on the user side. Encryption of the layers in the DRM decoder and the 202 bit stream packer can be done for all data on a layer, or only for a significant part. For example, the data for each layer can start with a header that contains important information for decoding the main data. The main data of the layer can only be used when the header can be decrypted.
No seguinte, é dado um exemplo de DRM para um formato de mp3 (MPEG-1 Ca-mada-lll) sem perdas. Uma extensão de mp3 sem perdas, como descrito, por exemplo, no pedido de patente europeu EP06113867, oferece qualidade de som escalonável. Três diferentes camadas podem ser usadas. Um arquivo mp3 padrão serve como camada base 205. A primeira camada de melhoria 206 atualiza a qualidade de mp3 até uma maior representação de qualidade de som. A segunda camada de melhoria 207 pode ser usada para gerar uma cópia sem perdas (isto é, com bits exatos) do sinal original.The following is an example of DRM for a mp3 format (MPEG-1 Ca-mada-lll) without losses. A lossless mp3 extension, as described, for example, in European patent application EP06113867, offers scalable sound quality. Three different layers can be used. A standard mp3 file serves as the base layer 205. The first layer of enhancement 206 updates mp3 quality to a greater representation of sound quality. The second enhancement layer 207 can be used to generate a lossless (i.e., exact bit) copy of the original signal.
Arquivos formatados em mp3 contêm muitos quadros de dados. A figura 3 mostra um quadro mp3 exemplar 300. Cada quadro 300 é dividido em dados de cabeçalho 301, dados opcionais de verificação de erro 302, dados de informação complementar 303, dados principais 304 e dados auxiliares 305. O quadro 300 se conforma ao padrão mp3, exceto em que sua informação complementar 303 é encriptada de acordo com a invenção. Proteção de erro mp3 adiciona uma palavra de verificação de paridade nos dados do quadro 302, o que é calculado como resultado da informação complementar 303 do quadro. Durante a decodificação, a palavra de verificação de paridade é novamente calculada e comparada com a palavra de verificação de paridade no quadro 302. A encriptação da informação complementar 303 torna os dados principais 304 sem utilidade e leva ao erro de verificação de paridade no decodificador. Em um decodificador mp3 padrão, uma falha de verificação de erro deixa a reprodução de um quadro muda. Portanto, a proteção dos arquivos mp3 é feita pelo uso de arquivos mp3 protegidos em relação à verificação de erro (crc) e pela encriptação da informação complementar 303. Isto tem a vantagem de que eles podem ser tratados por decodificadores mp3 padrões, em virtude de eles não ficarem fora de controle quando a informação complementar estiver corrompida.Files formatted in mp3 contain many frames of data. Figure 3 shows an exemplary mp3 frame 300. Each frame 300 is divided into header data 301, optional error verification data 302, supplementary information data 303, main data 304 and auxiliary data 305. Frame 300 conforms to the standard mp3, except that its supplementary information 303 is encrypted according to the invention. Mp3 error protection adds a parity check word to the frame data 302, which is calculated as a result of the frame information 303. During decoding, the parity check word is recalculated and compared with the parity check word in frame 302. Encryption of the supplementary information 303 renders the main data 304 useless and leads to the parity check error in the decoder. In a standard mp3 decoder, an error check failure leaves a frame playing muted. Therefore, the protection of mp3 files is made by the use of mp3 files protected against error checking (crc) and by the encryption of supplementary information 303. This has the advantage that they can be handled by standard mp3 decoders, by virtue of they do not get out of control when the supplemental information is corrupted.
Preferivelmente, somente cada Nésimo quadro 501 é encriptado. Isto reduz a complexidade computacional e leva a irritantes interrupções durante a reprodução de um arquivo encriptado. Preferivelmente, N é constante, mas ele também pode ser variável.Preferably, only each Nth frame 501 is encrypted. This reduces computational complexity and leads to annoying interruptions when playing an encrypted file. Preferably, N is constant, but it can also be variable.
Um codificador DRM 202 encripta a informação complementar 303 usando, por e-xemplo, Key-Code_1 210. O decodificador DRM 203 verifica a palavra de verificação de paridade para cada quadro. Se a verificação de paridade falhar, a reconstrução da informação complementar original será feita com Key-Code_1 210. Se um código chave errado for usado ou os dados estiverem corrompidos, a segunda verificação de paridade do decodificador mp3 no bloco decodificador mp3 204 falhará, e o quadro será ignorado. Em modalidades em que a encriptação começa depois de um tempo definido ou em um quadro definido, é definida uma área de visualização antecipada grátis 503 que pode ser reconhecida e reproduzida por cada tocador de mp3 padrão.A DRM encoder 202 encrypts the complementary information 303 using, for example, Key-Code_1 210. The DRM decoder 203 checks the parity check word for each frame. If the parity check fails, the reconstruction of the original supplementary information will be done with Key-Code_1 210. If a wrong key code is used or the data is corrupted, the second parity check of the mp3 decoder in the mp3 decoder block 204 will fail, and the frame will be ignored. In modes where encryption starts after a defined time or within a defined frame, a free preview area 503 is defined that can be recognized and played by each standard mp3 player.
Para informação DRM adicional 504, como indicação DRM, a duração da visualização antecipada ou o contato do proprietário de conteúdo, dados auxiliares 305 podem ser usados. Portanto, um quadro mp3 vazio 504 que contém somente dados auxiliares 305 da informação DRM adicional pode ser usado, particularmente nos formatos com base em arquivo mostrados na figura 5. Em formatos de fluxo contínuo, os dados auxiliares 305 do quadro encriptado podem conter a informação DRM. Dados auxiliares são explorados pelo decodificador DRM 203 e transmitidos como informação de controle 209 ao decodificador 204. Assim, o decodificador 204 pode reconhecer e determinar a zona de visualização antecipada e pode, por exemplo, informar ao usuário sobre a duração da visualização antecipada, dados de contato do proprietário do conteúdo para atualizações da camada, etc.For additional DRM information 504, such as DRM indication, the duration of the preview or the contact of the content owner, auxiliary data 305 can be used. Therefore, an empty mp3 frame 504 that contains only auxiliary data 305 of the additional DRM information can be used, particularly in the file-based formats shown in figure 5. In streaming formats, the auxiliary data 305 of the encrypted frame may contain the information DRM. Auxiliary data is scanned by the DRM decoder 203 and transmitted as control information 209 to decoder 204. Thus, decoder 204 can recognize and determine the preview zone and can, for example, inform the user about the duration of the preview, data contact details for layer updates, etc.
No seguinte, o DRM para dados de extensão mp3 sem perdas é descrito. A figura 4 mostra dados de extensão mp3 sem perdas exemplares. Um quadro da camada de melhoria 406 contém dois blocos de dados 403, 405 que portam informação para a camada de melhoria 1 e para a camada 2. O comprimento do bloco de dados é armazenado no início 402, 404 de cada bloco de dados de melhoria. Informação global para os dados de extensão é armazenada em um cabeçalho adicional 401. O cabeçalho pode incluir dados para várias opções DRM.In the following, the DRM for lossless mp3 extension data is described. Figure 4 shows mp3 extension data without exemplary losses. An improvement layer 406 frame contains two data blocks 403, 405 that carry information for improvement layer 1 and layer 2. The length of the data block is stored at the beginning 402, 404 of each improvement data block. . Global information for the extension data is stored in an additional 401 header. The header can include data for various DRM options.
Por exemplo, propriedades DRM no cabeçalho do arquivo de extensão podem ser: DRM_protectionLayer2 DRM_previewLayer2 DRM_fingerpríntl_ayer2 DRM_protectionLayer3 DRM_previewLayer3 DRM_flngerprintLayer3 Adicionalmente, cabeçalhos nos formatos de fluxo contínuo podem compreender, opcionalmente, DRM_blockArrangeLayer2 e/ou DRMblockNrLayer2. DRM_protectionLayer contém informação sobre a técnica de encriptação usada de cada camada. Encriptação de quadros grátis pode ser usada como a zona de visualização antecipada de cada camada de melhoria. DRM_previewl_ayer representa os números da encriptação dos quadros grátis, começando a partir do primeiro quadro para habilitar uma visualização antecipada grátis de cada camada. DRM_flngerprintLayer é usada para verificar a validação da decriptação. Ele contém um identificador de CRC dos dados antes da encriptação. Depois da decriptação no decodificador DRM 203, o identificador é novamente calculado e comparado com DRM_flngerprintLayer. Se ambos os identificadores forem idênticos, os dados decriptados podem ser dados ao decodificador 204. Caso contrário, o uso dos dados da camada de melhoria será negado para o decodificador 204 por meio da informação de controle 209. A opção de formato de fluxo contínuo opcional oferece uma técnica de encriptação especial descrita a seguir.For example, DRM properties in the header of the extension file can be: DRM_protectionLayer2 DRM_previewLayer2 DRM_fingerpríntl_ayer2 DRM_protectionLayer3 DRM_previewLayer3 DRM_flngerprintLayer3 Additionally, headers in the streaming formats can optionally comprise DRM_blockLayer2 or DRM_blockArrangeLayer2. DRM_protectionLayer contains information about the encryption technique used for each layer. Free frame encryption can be used as the preview area for each enhancement layer. DRM_previewl_ayer represents the encryption numbers of the free frames, starting from the first frame to enable a free preview of each layer. DRM_flngerprintLayer is used to verify the validation of the decryption. It contains a CRC identifier of the data before encryption. After decryption in the DRM 203 decoder, the identifier is recalculated and compared with DRM_flngerprintLayer. If both identifiers are identical, the decrypted data can be given to decoder 204. Otherwise, the use of the improvement layer data will be denied to decoder 204 via control information 209. The optional streaming format option offers a special encryption technique described below.
No seguinte, DRM para os três formatos de mp3 sem perdas 208 seguintes são descritos: formato “Dois arquivos”, formato “Dois fluxos contínuos” e formato “Arquivo único”. O formato dois arquivos consiste em um arquivo mp3 padrão e em um arquivo de extensão. O arquivo mp3 é protegido da forma mostrada na figura 3 e como supradescrito. O formato de arquivo de extensão é mostrado na figura 5. Ele começa com o cabeçalho de arquivo 505 seguido por todos os quadros 510. O cabeçalho inclui um bloco de dados em tabela de ponto de aviso 509 que aponta para N quadros adjacentes 506 usando, por exemplo, um apontador 508. O arquivo de extensão contém duas camadas de melhoria DATA1, DATA2. A proteção da camada 2 pode ser feita por uma das três diferentes opções de DRM_protetcionLayer2, que podem ser denotadas, por exemplo, por: 0: Nenhuma proteção (isto é, nenhuma encriptação) da camada 2; 1: Conversão e encriptação da tabela do quadro são usadas; 2: Encriptação direta dos dados da camada 2. A permuta da ordem dos grupos dos N quadros 506, isto é, a conversão de quadros, e a encriptação das entradas da tabela corretamente ordenada 509 podem ser usadas. Entretanto, esta é uma técnica de encriptação de complexidade relativamente baixa. Em uma modalidade melhor, N não é constante para todos os codificadores DRM, e esta informação é incluída no cabeçalho do arquivo 505. O decodificador DRM 203 pode colocar quadros na ordem correta pela decriptação da tabela 509 e pela exploração das entradas. Entretanto, o número de permutações é limitado e a ordem certa pode ser determinada por tentativa. Em uma modalidade melhor, blocos de N bytes de todos os dados do quadro são tomados em vez dos N quadros. Isto aumenta a segurança em virtude de os limites do bloco não ser iguais aos limites do quadro. A encriptação dos dados da camada 2 completa 512 é mais complexa, mas oferece um maior grau de segurança.In the following, DRM for the following three lossless mp3 formats 208 are described: “Two files” format, “Two continuous streams” format and “Single file” format. The two file format consists of a standard mp3 file and an extension file. The mp3 file is protected as shown in figure 3 and as described above. The extension file format is shown in figure 5. It starts with the file header 505 followed by all frames 510. The header includes a data block in warning point table 509 that points to N adjacent frames 506 using, for example, a 508 pointer. The extension file contains two layers of enhancement DATA1, DATA2. The protection of layer 2 can be done by one of the three different options of DRM_protetcionLayer2, which can be denoted, for example, by: 0: No protection (that is, no encryption) of layer 2; 1: Table table conversion and encryption are used; 2: Direct encryption of layer 2 data. The switching of the order of the groups of the N frames 506, that is, the conversion of frames, and the encryption of the entries of the correctly ordered table 509 can be used. However, this is an encryption technique of relatively low complexity. In a better modality, N is not constant for all DRM encoders, and this information is included in the 505 file header. The DRM 203 decoder can place frames in the correct order by decrypting table 509 and scanning the entries. However, the number of permutations is limited and the right order can be determined by trial. In a better way, blocks of N bytes of all data in the frame are taken instead of the N frames. This increases security because the block limits are not equal to the frame limits. Encryption of full layer 2 data 512 is more complex, but offers a greater degree of security.
As primeiras entradas não protegidas da tabela para os dados da primeira camada de melhoria 512 oferecem visualizações antecipadas desta camada. Inúmeros quadros não protegidos 507 são armazenados em DRM_previewLayer2 e transmitidos como informação de controle 209 para o decodificador mp3 sem perdas 204. Os dados ou quadro não protegidos da primeira camada de melhoria são consistentes com os dados mp3 não protegidos em virtude de a primeira camada de melhoria depender da camada base. A proteção da segunda camada de melhoria é feita diretamente pela encriptação dos dados da segunda camada de melhoria 511 usando Key-Code_3 212. Assim, DRM_protectionLayer3 pode ser zero para indicar “nenhuma proteção”, ou um para indicar encriptação dos dados completos da segunda camada de melhoria 511. Esta camada também oferece a oportunidade de zonas de visualização antecipada. O número de quadros de dados da camada grátis de proteção 3 511 pode ser definido no parâmetro DRM_previewLayer3, e recuperado a partir dele. A figura 6 mostra o formato alternativamente usado “dois fluxos contínuos”, em que a primeira camada de melhoria é protegida pela permuta no nível do bloco e pela encriptação da informação de ordem correta no cabeçalho. O cenário de proteção para este formato é ligeiramente diferente do formato de “dois arquivos”, embora o arquivo mp3 seja encriptado como descrito para o formato “dois arquivos”. Entretanto, nesta modalidade da invenção, o fluxo contínuo da camada de melhoria contém um novo cabeçalho 601 para cada um dos N quadros 602.The first unprotected entries in the table for data from the first 512 enhancement layer provide previews of this layer. Numerous unprotected frames 507 are stored in DRM_previewLayer2 and transmitted as control information 209 to the lossless mp3 decoder 204. The unprotected data or frame of the first enhancement layer is consistent with the unprotected mp3 data due to the first layer of protection. improvement depends on the base layer. The protection of the second layer of improvement is done directly by encrypting the data of the second layer of improvement 511 using Key-Code_3 212. Thus, DRM_protectionLayer3 can be zero to indicate “no protection”, or one to indicate encryption of the complete data of the second layer of improvement 511. This layer also offers the opportunity for preview zones. The number of data frames of the free protection layer 3 511 can be defined in the DRM_previewLayer3 parameter, and retrieved from it. Figure 6 shows the alternatively used format “two continuous streams”, in which the first layer of improvement is protected by the exchange at the block level and by the encryption of the correct order information in the header. The protection scenario for this format is slightly different from the “two files” format, although the mp3 file is encrypted as described for the “two files” format. However, in this embodiment of the invention, the continuous stream of the enhancement layer contains a new header 601 for each of the N frames 602.
Exceto para os dados da tabela apontadora de disposição liberados e para a informação DRM adicional, o cabeçalho 601 é quase o mesmo do exemplo exposto. Uma maneira simples de proteger a primeira camada de melhoria é usar encriptação direta de dados dos seus dados 403, como indicado por DRM_protetctionLayer2 = 2. DRM_blockArrangeLayer2 e DRM_clockNrl_ayer2 são adicionados no cabeçalho 601 em fluxo contínuo para habilitar conversão de quadro e encriptação da tabela em baixa complexidade. Dados dos N quadros adjacentes 602 que pertencem a um primeiro cabeçalho 601 são divididos em blocos 603 de comprimento igual (em termos de bytes). DRM_blockNrLayer2 indica o número de blocos usados. Se os dados não puderem ser divididos em blocos DRM_blockNrLayer2 de comprimento igual, regras de arredondamento definidas podem ser usadas. Então, os blocos 602 são arbitrariamente convertidos. Por exemplo, cada arranjo ou permutação possível dos blocos DRM_blockNrLayer2 obtém um símbo- • lo específico que é armazenado na tabela 604 do cabeçalho correspondente. Para cada número de blocos permitido, uma tabela separada é instalada no respectivo cabeçalho. DRM_blockArrangeLayer2 é atribuído ao símbolo da permutação atualmente usada, e é encriptado usando o Key-Code_2 211. O decodificador DRM 203 pode arranjar os blocos em sua ordem correta pela decriptação de DRM_blockArrangeLayer2 e pela busca da entrada correta na tabela 604. A seleção da tabela pode ser feita pelo número de blocos usados armazenados no DRM_blockNrLayer2. A encriptação dos dados da segunda camada de melhoria pode ser feita equivalente ao formato “dois arquivos” supradescrito.Except for the released layout table data and additional DRM information, header 601 is almost the same as the example shown. A simple way to protect the first layer of improvement is to use direct data encryption of your 403 data, as indicated by DRM_protetctionLayer2 = 2. DRM_blockArrangeLayer2 and DRM_clockNrl_ayer2 are added in header 601 in streaming to enable low frame conversion and table encryption complexity. Data from the N adjacent frames 602 that belong to a first header 601 are divided into blocks 603 of equal length (in terms of bytes). DRM_blockNrLayer2 indicates the number of blocks used. If the data cannot be divided into DRM_blockNrLayer2 blocks of equal length, defined rounding rules can be used. Then, blocks 602 are arbitrarily converted. For example, each possible arrangement or permutation of the DRM_blockNrLayer2 blocks obtains a specific symbol that is stored in table 604 of the corresponding header. For each number of blocks allowed, a separate table is installed in the respective header. DRM_blockArrangeLayer2 is assigned to the currently used permutation symbol, and is encrypted using Key-Code_2 211. The DRM 203 decoder can arrange the blocks in their correct order by decrypting DRM_blockArrangeLayer2 and searching for the correct entry in table 604. The table selection can be done by the number of used blocks stored in DRM_blockNrLayer2. The encryption of the data of the second layer of improvement can be done equivalent to the “two files” format described above.
Adicionalmente, são possíveis formatos “um arquivo” que incluem combinações multiplexadas do formato “dois arquivos” e do formato “fluxo contínuo”. Estruturas de cabeçalhos e de quadro dos dados mp3 e dos dados de extensão são equivalentes aos formatos “dois arquivos” e “fluxo contínuo”. Assim, estratégias de proteção destes formatos podem ser usadas, bem como para os formatos “um arquivo”.In addition, “one file” formats are possible which include multiplexed combinations of the “two files” format and the “streaming” format. Header and frame structures of mp3 data and extension data are equivalent to the “two files” and “streaming” formats. Thus, protection strategies for these formats can be used, as well as for “one file” formats.
Uma vantagem da presente invenção é que clientes podem escolher entre diferentes qualidades de sinal em função de suas necessidades ou atualizar sinais de menor qualidade para maior qualidade sem violar direitos autorais. Uma outra vantagem é que usuários não certificados podem receber visualizações antecipadas grátis de diferentes níveis de qualidade e podem decidir qual nível eles desejam comprar. Graus de proteção podem ser adaptados a diferentes zonas de tempo e de qualidade.An advantage of the present invention is that customers can choose between different signal qualities according to their needs or upgrade signals from lower quality to higher quality without violating copyright. Another advantage is that non-certified users can receive free previews of different quality levels and can decide which level they want to buy. Degrees of protection can be adapted to different time and quality zones.
Uma vantagem adicional é que aspectos da qualidade e visualizações antecipadas de conteúdo são adicionados no DRM para arquivos hierarquicamente ordenados e formatos de fluxo contínuo.An additional advantage is that aspects of quality and early previews of content are added in DRM for hierarchically ordered files and streaming formats.
Em princípio, a invenção é aplicável para proteção de conteúdo de mídia escaloná-vel armazenado em formatos de arquivo comparáveis ao formato mp3 sem perdas descrito.In principle, the invention is applicable for the protection of scalable media content stored in file formats comparable to the lossless mp3 format described.
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